EP0443061B1 - Method for adapting block-length when transmitting serial datas, with transmission quality measuring method and preferred use of the method - Google Patents

Method for adapting block-length when transmitting serial datas, with transmission quality measuring method and preferred use of the method Download PDF

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EP0443061B1
EP0443061B1 EP90103357A EP90103357A EP0443061B1 EP 0443061 B1 EP0443061 B1 EP 0443061B1 EP 90103357 A EP90103357 A EP 90103357A EP 90103357 A EP90103357 A EP 90103357A EP 0443061 B1 EP0443061 B1 EP 0443061B1
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EP
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block
length
bfn
transmission
block error
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Hans Dr. Rer. Nat. Seibold
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Original Assignee
Siemens AG
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/0001—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
    • H04L1/0006—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission format
    • H04L1/0007—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission format by modifying the frame length
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    • H04L1/0015—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff characterised by the adaptation strategy
    • H04L1/0019—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff characterised by the adaptation strategy in which mode-switching is based on a statistical approach

Definitions

  • the invention relates to a method for optimally adapting the amount of user data transmitted per serial telegram ("block length BL") to the current quality of a transmission link.
  • the invention further relates to a method for measuring the transmission quality on a transmission link with serial data transmission. Such methods are described in EP 0 197 545 A2.
  • a block error rate is determined for each data block on the receiving side and the telegram length is adapted depending on the error rate.
  • the invention relates to a preferred use of the method for adapting the amount of user data transmitted per telegram.
  • a telegram contains a portion of control information that is required to accomplish the data transmission.
  • the telegram header and the end of the telegram contain at least one control character, while in between a different amount of user data, also called "block length", is transmitted. If, for example, each control character and each user data has a data width of one byte, the value of the block length corresponds to the number of user data bytes transmitted per telegram.
  • the control characters at the end of the telegram generally also contain elements which enable or at least facilitate the detection of data transmission errors in the previous telegram. So it is e.g. possible that at the end of the telegram a so-called block check character is also transmitted. This results e.g. by column-wise binary addition of the bits in each byte of the user data.
  • each telegram is thus supplemented at the end with information which enables the receiver to state whether the information in the user data block of the telegram was transmitted without interference.
  • the cross-sum of the transmitted user data block is also formed by adding the bits of all user data bytes in columns. The comparison of the transmitted checksum sign with the checksum sign itself formed on the reception side reveals whether the transmission has been carried out without errors or not.
  • the number of repetitions W required depends on the one hand on the current line transmission quality. This in turn determines the respective size of the so-called single-byte error frequency EBF, ie the frequency with which an error occurs during the transmission of any byte of a telegram.
  • the single-byte error rate is therefore a measure of the current quality of the transmission link.
  • the number of repetitions required assumes a constant single-byte error frequency with the block length BL. The longer the user data block transmitted per telegram, the greater the likelihood of a constant line transmission quality that a long data block cannot be transmitted without errors and its transmission must therefore be repeated.
  • the equation is obtained for the reciprocal efficiency I / E
  • the single-byte error frequency representing the current transmission quality in the EBF It is usually a measured value. Furthermore, it can be assumed that the amount of control information H required per telegram, ie the control bytes required in the telegram header, at the end of the telegram and possibly in the form of the acknowledgment signal sent back from the receiver to the transmitter, can hardly be influenced and is therefore almost constant.
  • the block length BL is thus available as a variable for influencing the size of the effectiveness E in Eq. 2, ie the amount of user data per telegram.
  • the block length BL can be varied between a lower and an upper limit.
  • the lower limit can approximately be characterized in that the order of magnitude of the amount of user data transmitted per telegram approximately corresponds to the amount of control information required per telegram.
  • the upper limit is significantly influenced by the fact that if the block lengths are too long, e.g. at the end of each telegram Control information transmitted in the form of a block check character and used for error detection can no longer reliably indicate the occurrence of errors.
  • the invention is based on the object, depending on the current value of the transmission quality, to optimally set the block length of the telegrams for serial data transmission in such a way that the greatest possible efficiency in data transmission with respect to the transmission path results.
  • the above Eq. 2 can be evaluated in a known manner such that the reciprocal efficiency I / E assumes a minimum.
  • the partial derivative of Gl.2 is formed according to the block length BL, set to zero, and this relationship is subsequently resolved according to the block length BL. If an unclear result is available, a further derivation must be used to check in a known manner which results lead to a minimum of reciprocal efficiency and thus represent an optimum BLo of the block length for a given single-byte error frequency EBF.
  • the relationship can result in BLo for the optimal block length.
  • a relationship corresponding to GI.3 can be found in the publication by JA Field: "Efficient Computer-Computer Communication", Proc. IEE, vol. 123, pp. 756-760, August 1976, according to equation (8) on page 757.
  • Eq.6 now offers the desired relationship between the block error frequency BF, which is easily accessible for a direct measurement, and the optimal block length BLo sought.
  • this equation has the disadvantage that it depends on the two measured variables BL and BF.
  • Eq. 6 is first linearized under the assumption of "little disturbed line". With this approximation, the frequency of the occurrence of an error in the transmission of a telearamm is assumed to be relatively small. The value of the block error frequency BF is thus small, ie
  • the value of the block error frequency BF is not used directly as a measure of the current quality of the transmission link, but according to the invention the current measured value of the standardized block error frequency BFn related to the respective telegram length.
  • GI.11 was created using the approximation of GI.7, i.e. assuming a little disturbed line. In practice, however, this assumption is not fulfilled in all cases. Rather, it has been shown that errors can occur "shuddering" in some serial data transmissions, so that the quality of the data transmission on the transmission link can suddenly deteriorate drastically from originally high values to very low values. In the case of extremely poor transmission quality, however, the GI.11 only offers inaccurate results for the optimized block length BLo, since it was linearized assuming a good, or at least not very bad transmission quality.
  • Eq. 6 is considered according to the invention at a selected operating point.
  • the point at which the actual value of the block length BL corresponds precisely to the value of the optimal block length BLo belonging to the quality of transmission in each case is particularly suitable as such a working point, ie
  • the measured value of the normalized block error frequency BFn for all operating points is set approximately equal to the optimal, standardized block error frequency BFno in the target operating point.
  • the reversing function F- I according to GI.17 can also be used directly.
  • the value range of the block length BL can be mapped in a corresponding value range of the standardized block error frequency BFn using the GI.17.
  • An element of the block length table is assigned to each element BFn of the block error frequency table. Such an element is then used as the optimal block length BLo to form a telegram if the current measured value of the standardized block error frequency BFn approximately matches the associated value in the block error frequency table.
  • the value range of the block length BL is divided into block length intervals, and a discrete block length value is assigned to each interval.
  • the block length intervals are BL (11) ... BL (16) according to the following table assigned the discrete block length values BL (d1) ... BL (d6) with the values 4.8, ..., 128.
  • the associated interval for the value of the standardized block errors becomes for each block length interval -Frequency formed.
  • H 7 bytes
  • the discrete block length value BL (d1) ... BL (d6) is used as the optimal block length BLo, in its block errors often the current measured value of the normalized block error frequency BFn.
  • This measured value thus serves as a type of pointer for determining the associated block error frequency interval, the associated block length interval and finally the associated discrete block length value serving as the optimal block length.
  • This embodiment of the invention has the particular advantage that it can be carried out particularly easily with the aid of a program-controlled computer which only has a limited processing range of 8 bits, for example, and which provides only limited arithmetic functions, for example in the context of so-called integer arithmetic.
  • a block length BL will be selected at the beginning of a serial data transmission to form the telegrams, which is as far as possible in the middle of the total available value range.
  • the method according to the invention has the particular advantage that practically the length of each of the telegrams which follow one another in serial data transmission can be optimally adapted to the normalized block error frequency by suitable selection of the corresponding discrete block length value with the aid of the measured value.
  • the invention further relates to a particularly adapted method for measuring the current value of the standardized block error frequency BFn, which represents a measure of the respective quality of the data transmission connection.
  • Two counters are used for this purpose, the contents of which are updated after the transmission of each telegram. This is, on the one hand, a so-called "block error counter", the content of which is formed using the relationship:
  • FZ (n-1) means the counter reading after the previous transmission
  • FZ (n) the new counter reading corrected after completion of the current transmission.
  • a block error detection signal ⁇ BF assumes the binary values O and I depending on whether a block error has occurred or not at the end of the current transmission.
  • the content FZ (n) is initially increased by the size of the amplitude factor A1, while if the error-free transmission is carried out, the amplitude factor is rated with O and thus nothing is added to the content of the error counter.
  • the error counter reading FZ (n) corresponds to the counter reading FZ (n-I) of the previous transmission with a damping factor B1 lying between O and I.
  • the content FZ (n) of the error counter is thus increased by the amplitude factor A1 per faulty transmission in accordance with GI.18.
  • the so-called “history” FZ (n-I) with the attenuation factor B1 is taken into account for each transmission. It can be seen that with undisturbed transmission, with the block error detection signal ⁇ BF being constantly equal to O, the content FZ (n) of the error counter converges to O. In comparison to this, if the transmission is completely disturbed, with the block error detection signal ⁇ BF constantly having the value I, it will converge to a stationary value which is dependent on the amplitude factor A1 and the damping factor B1.
  • a so-called “telegram length counter” is also used to form the measured value of the standardized block error frequency. Its content BZ (n) is formed according to the following relationship
  • the counter reading is increased by the current telegram length (including acknowledgment) T (n) evaluated with an amplitude factor A2.
  • the "prehistory”, i.e. the counter reading BZ (n-I) of the previous transmission with a damping factor B2 with a size between O and I is taken into account.
  • K is a normalization factor, which is preferably selected such that the range of values resulting for the normalized block error frequency BFn can be processed with the aid of the available processing range of a program-controlled computer for executing the method according to the invention.
  • the sizes for forming the content of the Block error counter and the telegram length counter required damping factors B1 and B2 selected the same size.
  • the method according to the invention for optimally adapting the block length to the current quality of a data transmission link can be used particularly advantageously in a so-called "telecommunications device” or “teleservice device”.
  • telecommunications device or "teleservice device”.
  • This enables a data transmission connection, in particular by telephone, between program-controlled automation devices which may be far away, in particular for real-time management of technical processes, and at least one central diagnostic device.
  • a remote data transmission connection can be established between the program-controlled automation device on the system and at least one diagnostic device, for example located centrally at the manufacturer of the automation device.
  • this can be malfunctions of the hardware of the automation device, the resources of the technical process or the process interface control means located between the automation device and the process.
  • one of these devices is only in the wrong operating state and can optionally be switched back to an active operating state by remote switching using the central diagnostic device. At least defective equipment can be detected on the technical process side as well as on the automation device side with the diagnostic device.
  • the user programs, operating systems and data records loaded in the automation device can be faulty or faulty.
  • the central diagnostic device it is possible to correct faulty program parts directly or, in extreme cases, to load completely new programs.

Abstract

For optimum adaptation of the user data quantity transmitted per telegram in serial data transmission ("block length BL") to the current quality of a transmission path, the current measured value of the normalised block error frequency (BFn), referred to the respective telegram length (BL + H), is used as a measure of the current quality of the transmission path in order to determine the optimum block length (BLo). The quotient is formed from the contents of a block error counter (FZ(n)) and a telegram length counter (BZ(n)) in order to measure the normalised block error frequency. The method according to the invention can be used to particular advantage in teleservice devices which permit a serial data transmission link between a program-controlled automation device, in particular for real-time technical process control, and a central diagnostic device.

Description

Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ein Verfahren zur optimalen Anpassung der bei serieller Datenübertragung pro Telegramm übertragenen Nutzdatenmenge ("Blocklänge BL") an die aktuelle Güte einer Übertragungsstrecke. Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 5 ferner ein Verfahren zur Messung der Übertragungsgüte auf einer Übertragungsstrecke mit serieller Datenübertragung. In der EP 0 197 545 A2 werden derartige Verfahren beschrieben. Dabei wird auf der Empfangsseite für jeden Datenblock eine Blockfehlerrate bestimmt und die Telegrammlänge abhängig von der Fehlerrate angepaßt.According to the preamble of claim 1, the invention relates to a method for optimally adapting the amount of user data transmitted per serial telegram ("block length BL") to the current quality of a transmission link. According to the preamble of claim 5, the invention further relates to a method for measuring the transmission quality on a transmission link with serial data transmission. Such methods are described in EP 0 197 545 A2. A block error rate is determined for each data block on the receiving side and the telegram length is adapted depending on the error rate.

Die Erfindung betrifft schließlich eine bevorzugte Verwendung des Verfahrens zur Anpassung der pro Telegramm übertragenen Nutzdatenmenge.Finally, the invention relates to a preferred use of the method for adapting the amount of user data transmitted per telegram.

Bei serieller Datenübertragung werden die zu übertragenden Daten in Telegramme eingeteilt und die pro Telegramm zusammengefaßte Teildatenmengen gebündelt seriell übertragen. Ein Telegramm enthält neben den eigentlichen Nutzdaten einen Anteil an Steuerinformationen, welcher zur Bewerkstelligung der Datenübertragung benötigt wird. So enthält in vielen Fällen der Telegrammkopf und das Telegrammende mindestens ein Steuerzeichen, während dazwischen eine unterschiedlich große Nutzdatenmenge, auch "Blocklänge" genannt, übertragen wird. Verfügt beispielsweise ein jedes Steuerzeichen und ein jedes Nutz-Datum über eine Datenbreite von einem Byte, so entspricht der Wert der Blocklänge der Anzahl der pro Telegramm übertragenen Nutzdaten-Bytes.In the case of serial data transmission, the data to be transmitted are divided into telegrams and the partial data quantities combined per telegram are bundled and transmitted serially. In addition to the actual user data, a telegram contains a portion of control information that is required to accomplish the data transmission. In many cases, the telegram header and the end of the telegram contain at least one control character, while in between a different amount of user data, also called "block length", is transmitted. If, for example, each control character and each user data has a data width of one byte, the value of the block length corresponds to the number of user data bytes transmitted per telegram.

Die Steuerzeichen am Telegrammende enthalten in der Regel auch Elemente, mit deren Hilfe die Erkennung von Datenübertragungsfehlern im vorangegangenen Telegramm ermöglicht bzw. zumindest erleichtert wird. So ist es z.B. möglich, das am Telegrammende ein sogenanntes Blockprüfzeichen ("block check charcter") mit übertragen wird. Dieses ergibt sich z.B. durch spaltenweise binäre Addition der Bits in einem jeden Byte der Nutzdaten. Auf der Senderseite der seriellen Datenübertragung wird somit ein jedes Telegramm an seinem Ende ergänzt um eine Information, die auf der Empfängerseite eine Aussage darüber ermöglicht, ob die Informationen im Nutzdatenblock des Telegrammes störungsfrei übertragen wurden. Hierzu wird nach der Telegrammübertragung auf der Empfängerseite ebenfalls durch spaltenweise Addition der Bits von allen Nutzdaten-Bytes die Quersumme über den übertragenen Nutzdatenblock gebildet. Der Vergleich des übertragenen mit dem auf der Empfangsseite selbst gebildeten Prüfsummenzeichens läßt erkennen, ob die Übertragung fehlerfrei abgelaufen ist oder nicht.The control characters at the end of the telegram generally also contain elements which enable or at least facilitate the detection of data transmission errors in the previous telegram. So it is e.g. possible that at the end of the telegram a so-called block check character is also transmitted. This results e.g. by column-wise binary addition of the bits in each byte of the user data. On the transmitter side of the serial data transmission, each telegram is thus supplemented at the end with information which enables the receiver to state whether the information in the user data block of the telegram was transmitted without interference. For this purpose, after the telegram transmission on the receiver side, the cross-sum of the transmitted user data block is also formed by adding the bits of all user data bytes in columns. The comparison of the transmitted checksum sign with the checksum sign itself formed on the reception side reveals whether the transmission has been carried out without errors or not.

Bei fehlerfreier Übertragung wird vom Datenempfänger ein positives Quittungssignal an den Datensender zurückgeleitet, der daraufhin das nächste Telegramm überträgt. Bei Vorliegen eines negativen Quittungssignals bzw. bei Ausbleiben eines Quittungssignals muß das Telegramm erneut übertragen werden. Durch derartige Übertragungs-Wiederholungen kann somit die Effizienz einer Übertragung, d.h. die auf die Gesamtanzahl an übertragenen Zeichen (Bytes) bezogene Anzahl an positiv übermittelten Nutzdaten, erheblich beeinträchtigt werden. Mit den Abkürzungen

  • T = H + BL: Telegrammlänge (einschließlich Quittung)
  • H : Steuerinformationen
  • BL : "Blocklänge" = Nutzdatenmenge
  • W : Übertragungs-Wiederholungen
  • E : Effizienz der Datenübertragung

ergibt sich folgende Beziehung für die reziproke Effizienz i/E:
Figure imgb0001
 If the transmission is error-free, the data receiver sends a positive acknowledgment signal back to the data transmitter, which then transmits the next telegram. If there is a negative acknowledgment signal or if there is no acknowledgment signal, the telegram must be retransmitted. Such transmission repetitions can thus considerably impair the efficiency of a transmission, ie the number of positively transmitted user data related to the total number of characters (bytes) transmitted. With the abbreviations
  • T = H + BL: Telegram length (including acknowledgment)
  • H: Tax information
  • BL: "Block length" = amount of user data
  • W: retransmissions
  • E: Efficiency of data transmission

the following relationship results for the reciprocal efficiency i / E:
Figure imgb0001

Die Anzahl der notwendigen Wiederholungen W ist dabei zum einen von der aktuellen Leitungsübertragungsgüte abhängig. Diese wiederum bestimmt die jeweilige Größe der sogenannten Einzelbyte-Fehlerhäufigkeit EBF, d.h. der Häufigkeit, mit der bei der Übertragung irgendeines Bytes eines Telegrammes ein Fehler auftritt. Die Einzelbyte-Fehlerhäufigkeit ist somit ein Maß für die aktuelle Güte der Übertragungsstrecke. Desweiteren nimmt die Anzahl der notwendigen Wiederholungen unter der An nähme einer konstanten Einzelbyte-Fehlerhäufigkeit mit der Blocklänge BL zu. Je länger also der pro Telegramm übertragene NutzdatenBlock ist, umso größer ist bei Vorliegen einer konstanten Leitungsübertragungsgüte die Wahrscheinlichkeit, daß ein langer Datenblock nicht fehlerfrei übertragen werden kann, und seine Übertragung somit wiederholt werden muß. Unter Zuhilfenahme einerfunktionalen Abhängigkeitf der Anzahl der notwendigen Wiederholungen W von der schwankenden Einzelbyte-Fehlerhäufigkeit EBF und der Blocklänge BL ergibt sich für die reziproke Effizienz I/E die Gleichung

Figure imgb0002
The number of repetitions W required depends on the one hand on the current line transmission quality. This in turn determines the respective size of the so-called single-byte error frequency EBF, ie the frequency with which an error occurs during the transmission of any byte of a telegram. The single-byte error rate is therefore a measure of the current quality of the transmission link. Furthermore, the number of repetitions required assumes a constant single-byte error frequency with the block length BL. The longer the user data block transmitted per telegram, the greater the likelihood of a constant line transmission quality that a long data block cannot be transmitted without errors and its transmission must therefore be repeated. With the aid of a functional dependency of the number of repetitions W required on the fluctuating single-byte error frequency EBF and the block length BL, the equation is obtained for the reciprocal efficiency I / E
Figure imgb0002

In Gl.2 stellt die die aktuelle Übertragungsgüte repräsentierende Einzelbyte-Fehlerhäufigkeit EBF in der Regel einen Meßwert dar. Desweiteren kann man davon ausgehen, daß die pro Telegramm benötigte Menge an Steuerinformationen H, d.h. die im Telegrammkopf, am Telegrammende und gegebenenfalls in Form des vom Empfänger zum Sender zurückgeschickten Quittungssignales benötigten Steuerbytes, kaum beeinflußbar und somit annähernd konstant sind. Als Variable zur Beeinflussung der Größe der Effektivität E steht somit in Gl.2 die Blocklänge BL zur Verfügung, d.h. die Menge der Nutzdaten pro Telegramm.In Eq. 2, the single-byte error frequency representing the current transmission quality in the EBF It is usually a measured value. Furthermore, it can be assumed that the amount of control information H required per telegram, ie the control bytes required in the telegram header, at the end of the telegram and possibly in the form of the acknowledgment signal sent back from the receiver to the transmitter, can hardly be influenced and is therefore almost constant. The block length BL is thus available as a variable for influencing the size of the effectiveness E in Eq. 2, ie the amount of user data per telegram.

Die Blocklänge BL kann dabei zwischen einem unteren und oberen Grenzwert variiert werden. Der untere Grenzwert kann annähernd dadurch gekennzeichnet werden, daß die Größenordnung der pro Telegramm übertragenen Nutzdatenmenge annähernd mit der pro Telegramm benötigten Mengen an Steuerinformationen übereinstimmt. Der obere Grenzwert wird maßgeblich davon beeinflußt, daß bei zu großen Blocklängen die am Ende eines jeden Telegrammes z.B. in Form eines Blockprüfzeichens übertragene und zur Fehlererkennung dienende Steuerinformation nicht mehr mit Sicherheit das Auftreten von Fehlern anzeigen kann.The block length BL can be varied between a lower and an upper limit. The lower limit can approximately be characterized in that the order of magnitude of the amount of user data transmitted per telegram approximately corresponds to the amount of control information required per telegram. The upper limit is significantly influenced by the fact that if the block lengths are too long, e.g. at the end of each telegram Control information transmitted in the form of a block check character and used for error detection can no longer reliably indicate the occurrence of errors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, abhängig vom aktuellen Wert der Übertragungsgüte die Blocklänge der Telegramme bei serieller Datenübertragung so optimal einzustellen, daß sich die in Bezug auf die Übertragungsstrecke jeweils größtmöglich zu erreichende Effizienz bei der Datenübertragung ergibt.The invention is based on the object, depending on the current value of the transmission quality, to optimally set the block length of the telegrams for serial data transmission in such a way that the greatest possible efficiency in data transmission with respect to the transmission path results.

Die Aufgabe wird gelöst mit Hilfe des in Anspruch 1 angegebenen Verfahrens. VorteilhafteAusführungsformen der Erfindung, ein besonders angepaßtes Verfahren zur Messung der Übertragungsgüte auf der Übertragungsstrecke und eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved with the aid of the method specified in claim 1. Advantageous embodiments of the invention, a particularly adapted method for measuring the transmission quality on the transmission link and a preferred application of the method according to the invention are specified in the subclaims.

Zur Ermittlung eines Zusammenhanges zwischen der gesuchten optimalen Blocklänge BLo und der Effizienz E kann man beispielsweise die obige Gl.2 in bekannter Weise derart auswerten, daß die reziproke Effizienz I/E ein Minimum annimmt. Hierzu wird beispielsweise die partielle Ableitung derGl.2 nach der Blocklänge BL gebildet, gleich Null gesetzt, und diese Beziehung anschließend nach der Blocklänge BL aufgelöst. Bei Vorliegen eines nicht eindeutigen Ergebnisses muß durch Bildung einer weiteren Ableitung in bekannter Weise geprüft werden, welche Ergebnisse zu einem Minimum der reziproken Effizienz führen und somit bei gegebener Einzelbyte-Fehlerhäufigkeit EBF ein Optimum BLo der Blocklänge darstellen. Als Ergebnis derartigerAuswertungen kann sich die Beziehung

Figure imgb0003
für die optimale Blocklänge BLo ergeben. Eine der GI.3 entsprechende Beziehung ist in der Veröffentlichung von J.A. Field: "Efficient Computer-Computer Communication", Proc. IEE, vol.123, pp. 756-760, August 1976, gemäß der dortigen Gleichung (8) auf der Seite 757 angegeben.To determine a relationship between the optimal block length BLo and the efficiency E, the above Eq. 2 can be evaluated in a known manner such that the reciprocal efficiency I / E assumes a minimum. For this purpose, for example, the partial derivative of Gl.2 is formed according to the block length BL, set to zero, and this relationship is subsequently resolved according to the block length BL. If an unclear result is available, a further derivation must be used to check in a known manner which results lead to a minimum of reciprocal efficiency and thus represent an optimum BLo of the block length for a given single-byte error frequency EBF. As a result of such evaluations, the relationship can
Figure imgb0003
 result in BLo for the optimal block length. A relationship corresponding to GI.3 can be found in the publication by JA Field: "Efficient Computer-Computer Communication", Proc. IEE, vol. 123, pp. 756-760, August 1976, according to equation (8) on page 757.

Ein Problem bei obiger Gl.3 besteht darin, daß der aktuelle Wert der Einzelbyte-Fehlerhäufigkeit EBF nur schwer der direkten Messung zugänglich ist. Unter Zuhilfenahme der Beziehung

Figure imgb0004
mit

  • T = H + BL: aktuelle Telegrammlänge (einschließlich Quittung)
  • EBF : Einzelbyte-Fehlerhäufigkeit
  • BF : Blockfehler-Häufigkeit

läßt sich die gesuchte optimale Blocklänge BLo ausdrücken in Abhängigkeit der neuen Variablen "Blockfehler-Häufigkeit BF". Dabei ist die Gl.4 ebenfalls an sich aus der obengenannten Veröffentlichung von J.A. Field bekannt (siehe Gl.7 auf der dortigen Seiten 757).A problem with Eq. 3 above is that the current value of the single-byte error rate EBF is difficult to access directly. With the help of the relationship
Figure imgb0004
 With
  • T = H + BL: current telegram length (including acknowledgment)
  • EBF: single-byte error rate
  • BF: Block error frequency

the optimal block length BLo can be expressed as a function of the new variable "block error frequency BF". Eq.4 is also known per se from the publication by JA Field mentioned above (see Eq.7 on pages 757 there).

Nach Umstellung der Gl.4 in die Form

Figure imgb0005
und Einsetzen der GI.5 in die obige GI.3 ergibt sich die nachfolgende neue Beziehung für die optimale Blocklänge:
Figure imgb0006
Gl.6 bietet nun zwar den gewünschten Zusammenhang zwischen der einer direkten Messung leicht zugänglichen Blockfehler-Häufigkeit BF und der gesuchten optimalen Blocklänge BLo. Diese Gleichung hat aber den Nachteil, daß sie von den zwei Meßgrößen BL und BF abhängt.After converting Eq.4 into the form
Figure imgb0005
 and inserting the GI.5 into the above GI.3, the following new relationship results for the optimal block length:
Figure imgb0006
 Eq.6 now offers the desired relationship between the block error frequency BF, which is easily accessible for a direct measurement, and the optimal block length BLo sought. However, this equation has the disadvantage that it depends on the two measured variables BL and BF.

Die Erfindung löst dieses Problem unter Zuhilfenahme der Gl.6 als Ausgangspunkt. Bei einer ersten, vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird die Gl.6 zunächst unter derAnnahme "wenig gestörte Leitung" linearisiert. Bei dieser Näherung wird die Häufigkeit des Auftretens eines Fehlers bei der Übertragung eines Telearammes als relativ klein anaenommen. Der Wert der Blockfehler-Häufiakeit BF ist somit klein, d.h.

Figure imgb0007
The invention solves this problem with the help of Eq.6 as a starting point. In a first, advantageous embodiment of the invention, Eq. 6 is first linearized under the assumption of "little disturbed line". With this approximation, the frequency of the occurrence of an error in the transmission of a telearamm is assumed to be relatively small. The value of the block error frequency BF is thus small, ie
Figure imgb0007

Hiermit ergibt sich

Figure imgb0008
so daß sich Gl.6 vereinfacht zu
Figure imgb0009
Schließlich wird als Maß für die aktuelle Güte der Übertragungsstrecke nicht direkt der Wert der Blockfehler-Häufigkeit BF, sondern erfindungsgemäß der aktuelle Meßwert der auf die jeweilige Telegrammlänge bezogenen, normierten Blockfehler-Häufigkeit BFn verwendet.This results in
Figure imgb0008
 so that Eq.6 simplifies too
Figure imgb0009
 Finally, the value of the block error frequency BF is not used directly as a measure of the current quality of the transmission link, but according to the invention the current measured value of the standardized block error frequency BFn related to the respective telegram length.

Mit Hilfe der Beziehung

Figure imgb0010
ergibt sich somit schließlich für die gesuchte optimale Blocklänge BLo die Beziehung
Figure imgb0011
mit der normierten Blockfehler-Häufigkeit BFn als Variable und Meßgröße. Diese Gleichung ermöglicht auf einfache Weise die erfindungsgemäße optimale Anpassung der Nutzdatenmenge pro Telegramm (Blocklänge BL) bei serieller Datenübertragung an Schwankungen der Güte der Datenübertragungsstrecke, welche sich in unterschiedlichen Werten der Meßgröße "normierte Blockfehler-Häufigkeit BFn" äußert.With the help of the relationship
Figure imgb0010
 The relationship for the optimal block length BLo is thus finally obtained
Figure imgb0011
 with the standardized block error frequency BFn as a variable and measured variable. This equation enables the inventive optimal adaptation of the amount of useful data per telegram (block length BL) in the case of serial data transmission to fluctuations in the quality of the data transmission path, which is expressed in different values of the measured variable "normalized block error frequency BFn".

Wie oben ausgeführt, wurde GI.11 unter Zuhilfenahme der Näherung der GI.7 gebildet, d.h. der Annahme einer wenig gestörten Leitung. In der Praxis ist diese Annahme aber nicht in allen Fällen erfüllt. Es hat sich vielmehr gezeigt, daß Fehler bei manchen seriellen Datenübertragungen "schauerartig" auftreten können, so daß sich die Güte der Datenübertragung auf der Übertragungsstrecke von ursprünglich hohen Werten schlagartig auf sehr niedrigere Werte drastisch verschlechtern kann. Bei extrem schlechter Übertragungsqualität bietet die GI.11 aber nur ungenaue Ergebnisse für die optimierte Blocklänge BLo, da sie unter der Annahme einer guten, oder zumindest nicht sehr schlechten Übertragungsqualität linearisiert wurde.As stated above, GI.11 was created using the approximation of GI.7, i.e. assuming a little disturbed line. In practice, however, this assumption is not fulfilled in all cases. Rather, it has been shown that errors can occur "shuddering" in some serial data transmissions, so that the quality of the data transmission on the transmission link can suddenly deteriorate drastically from originally high values to very low values. In the case of extremely poor transmission quality, however, the GI.11 only offers inaccurate results for the optimized block length BLo, since it was linearized assuming a good, or at least not very bad transmission quality.

Hierzu wird gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, wiederum mit Hilfe der obigen Gl.6 als Ausgangspunkt diese mit Hilfe einer anderen Strategie anzunähern. Hierzu wird erfindungsgemäß Gl.6 in einem ausgewählten Arbeitspunkt betrachtet. Als ein derartigerArbeitspunkteignet sich besonders der Punkt, bei dem der Istwert der Blocklänge BL gerade mit dem zur jeweils vorliegenden Güte der Übertragung gehörigen Wert der optimalen Blocklänge BLo übereinstimmt, d.h.

Figure imgb0012
For this purpose, it is proposed according to a further advantageous embodiment of the invention, again using the above equation 6 as a starting point, to approximate it using another strategy. For this purpose, Eq. 6 is considered according to the invention at a selected operating point. The point at which the actual value of the block length BL corresponds precisely to the value of the optimal block length BLo belonging to the quality of transmission in each case is particularly suitable as such a working point, ie
Figure imgb0012

Einsetzen von Gl.12 in Gl.6 führt zunächst zu

Figure imgb0013
Inserting Eq.12 in Eq.6 leads to
Figure imgb0013

Nach Auflösen dieser Beziehung nach der Blockfehler-Häufigkeit

Figure imgb0014
im Arbeitspunkt und Normierung auf die Telegrammlänge T im Arbeitspunkt ergibt sich
Figure imgb0015
 After resolving this relationship after the block error frequency
Figure imgb0014
 in the operating point and normalization to the telegram length T in the operating point
Figure imgb0015

Es entsteht der Wert der normierten Blockfehler-Häufigkeit BFno im anzustrebenden, optimalen Arbeitspunkt BL = BLo.The value of the standardized block error frequency BFno arises in the desired optimal working point BL = BLo.

Erfindungsgemäß wird nun die im gesuchten, optimalen Arbeitspunkt BL = BLo für die normierte Blockfehler-Wahrscheinlichkeit BFno exakt gültige Beziehung nach GI.14 näherungsweise für alle Arbeitspunkte verwendet. Gemäß der Beziehung

Figure imgb0016
wird somit der Meßwert der normierten Blockfehler-Häufigkeit BFn für alle Arbeitspunkte annähernd gleich der optimalen, normierten Blockfehler-Häufigkeit BFno im Ziel-Arbeitspunkt gesetzt. Diese Näherung hat den besonderen Vorteil, daß sie nicht auf einen Extremwert z.B. guter bzw. schlechter Übertragungsgüte bezogen ist. Vielmehr dient als Normierungsoptimum gerade der zu erreichende Zielpunkt BL = BLo, so daß mit zunehmender Annäherung an den Ziel-Arbeitspunkt der durch GI.15 gegebene Zusammenhang zwischen der gesuchten optimalen Blocklänge BLo und der erfindungsgemäß als schwankende Meßgröße dienenden normierten Blockfehler-Häufigkeit BFn zunehmend genauer wird.According to the invention, the relationship that is exactly valid in the optimal working point BL = BLo searched for the normalized block error probability BFno is used approximately for all working points according to GI.14. According to the relationship
Figure imgb0016
 the measured value of the normalized block error frequency BFn for all operating points is set approximately equal to the optimal, standardized block error frequency BFno in the target operating point. This approximation has the be special advantage that it is not related to an extreme value, for example good or bad transmission quality. Rather, the target point BL = BLo to be achieved is used as the optimum for standardization, so that with increasing approach to the target working point, the relationship between the optimal block length BLo sought and the standardized block error frequency BFn serving according to the invention as a fluctuating measured variable becomes increasingly precise becomes.

Bezeichnet man den gefundenen, näherungsweise gültigen funktionalen Zusammenhang zwischen BLo und BFn mit F, d.h.

Figure imgb0017
so entspricht GI.15 der Umkehrfunktion F-I, d.h.
Figure imgb0018
 One designates the found, approximately valid functional relationship between BLo and BFn with F, ie
Figure imgb0017
 so GI.15 corresponds to the inverse function F -I , ie
Figure imgb0018

Es besteht nun die Möglichkeit durch Bildung der Funktion F aus der Umkehrfunktion F-I gemäß GI.17 z.B. mittels numerischer Näherungsmethoden den zu einer gegebenen Übertragungsgüte, d.h. einem vorliegenden Meßwert der normierten Blockfehler-Häufigkeit BFn, gehörigen Wert der optimalen Blocklänge BLo zu ermitteln.It is now possible, by forming the function F from the inverse function F- I according to GI.17, for example by means of numerical approximation methods, to determine the value of the optimal block length BLo associated with a given transmission quality, ie a measured value of the normalized block error frequency BFn.

Bei einer anderen Ausführung kann auch direkt die Umkehrfunktion F-I gemäß GI.17 herangezogen werden. Hierzu kann beispielsweise punktförmig der Wertebereich der Blocklänge BL mit Hilfe der GI.17 in einen dazugehörigen Wertebereich dernormimerten Blockfehler-Häufigkeit BFn abgebildet werden. Es ergeben sich somit zwei Tabellen, welche bevorzugt in elektronische Speichermedien vorrätig gehalten werden können. Einem jedem Element BFn der Blockfehler-Häufigkeitstabelle ist ein Element der Blocklängen-Tabelle zugeordnet. Ein solches Element wird dann als optimale Blocklänge BLo zur Bildung eines Telegrammes herangezogen, wenn der aktuelle Meßwert der normierten Blockfehler-Häufigkeit BFn mit dem zugehörigen Wert in der Blockfehler-Häufigkeitstabelle annähernd übereinstimmt.In another version, the reversing function F- I according to GI.17 can also be used directly. For this purpose, for example, the value range of the block length BL can be mapped in a corresponding value range of the standardized block error frequency BFn using the GI.17. This results in two tables, which can preferably be kept in stock in electronic storage media. An element of the block length table is assigned to each element BFn of the block error frequency table. Such an element is then used as the optimal block length BLo to form a telegram if the current measured value of the standardized block error frequency BFn approximately matches the associated value in the block error frequency table.

Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform wird der Wertebereich der Blocklänge BL in Blocklängen-Intervalle aufgeteilt, und einem jeden Intervall ein diskreter Blocklängenwert zugeordnet. So sind beispielsweise den Blocklängen-Intervallen BL(11) ... BL(16) gemäß folgender Tabelle

Figure imgb0019
Figure imgb0020
Figure imgb0021
Figure imgb0022
Figure imgb0023
Figure imgb0024
die diskreten Blocklängenwerte BL(d1) ... BL(d6) mit den Werten 4,8,...,128 zugeordnet. Mit Hilfe einer der obigen erfindungsgemäßen Beziehungen zwischen dem Meßwert der normierten Blockfehler-Häufigkeit BFn und der optimalen Blocklänge BLo, z.B. der GI.11 bzw. den GI.16 und 17, wird zu jedem Blocklängen-Intervall das dazugehörige Intervall fürden Wert der normierten Blockfehler-Häufigkeit gebildet. So gehören beispielsweise für H = 7 Bytes die nachfolgenden Blockfehler-Häufigkeits-Intervalle BFn(11) ... BFn(13)
Figure imgb0025
Figure imgb0026
Figure imgb0027
mittels Gl.17 zu den obigen Blocklängen-Intervallen BL(11) ...BL(13).In a further, particularly advantageous embodiment, the value range of the block length BL is divided into block length intervals, and a discrete block length value is assigned to each interval. For example, the block length intervals are BL (11) ... BL (16) according to the following table
Figure imgb0019
Figure imgb0020
Figure imgb0021
Figure imgb0022
Figure imgb0023
Figure imgb0024
 assigned the discrete block length values BL (d1) ... BL (d6) with the values 4.8, ..., 128. With the help of one of the above relationships according to the invention between the measured value of the standardized block error frequency BFn and the optimal block length BLo, for example GI.11 or GI.16 and 17, the associated interval for the value of the standardized block errors becomes for each block length interval -Frequency formed. For example, for H = 7 bytes, the following block error frequency intervals BFn (11) ... BFn (13)
Figure imgb0025
Figure imgb0026
Figure imgb0027
 using Eq.17 to the block length intervals BL (11) ... BL (13) above.

Zur Vorgabe der Nutzdatenlänge pro Telegramm einer seriellen Datenübertragung wird nun der diskrete Blocklängenwert BL(d1) ... BL(d6) als optimale Blocklänge BLo herangezogen, in dessen Blockfehler-Häufigkeitsintervall gerade der aktuelle Meßwert der normierten Blockfehler-Häufigkeit BFn liegt. Dieser Meßwert dient somit als eine Art Zeiger zur Bestimmung des dazugehörigen Blockfehler-Häufigkeits-Intervalles, des dazugehörigen Blocklängen-Intervalles und schließlich des dazugehörigen, als optimale Blocklänge dienenden diskreten Blocklängenwertes. Diese Ausführungsform der Erfindung hat den besonderen Vorteil, das sie besonders einfach mit Hilfe eines programmgesteuerten Rechners ausführbar ist, der nur über eine begrenzte Verarbeitungsbreite von z.B. 8 bit verfügt, und der nur beschränkte Arithmetikfunktionen z.B. im Rahmen der sogenannten Ganzzahlenarithmetik, bereitstellt. Mit einem derartigen "Microcontroller" wären Direktauswertungen z.B. der Gl. 11, 16 oder 17 mit Hilfe numerischer Iterationsverfahren nur beschränkt ausführbar. Dagegen kann das erfindungsgemäße Verfahren unter Zuhilfenahme der Strukturierung aller Wertebereiche in Blocklängen- und Blockfehler-Häufigkeits-Intervalle mit zugeordneten diskreten Blocklängenwerten schnell und mit ausreichender Genauigkeit durchgeführt werden.To specify the useful data length per telegram of a serial data transmission, the discrete block length value BL (d1) ... BL (d6) is used as the optimal block length BLo, in its block errors often the current measured value of the normalized block error frequency BFn. This measured value thus serves as a type of pointer for determining the associated block error frequency interval, the associated block length interval and finally the associated discrete block length value serving as the optimal block length. This embodiment of the invention has the particular advantage that it can be carried out particularly easily with the aid of a program-controlled computer which only has a limited processing range of 8 bits, for example, and which provides only limited arithmetic functions, for example in the context of so-called integer arithmetic. With such a "microcontroller" direct evaluations would be, for example, Eq. 11, 16 or 17 can only be executed to a limited extent using numerical iteration methods. In contrast, the method according to the invention can be carried out quickly and with sufficient accuracy with the aid of the structuring of all value ranges in block length and block error frequency intervals with assigned discrete block length values.

In der Praxis wird man zu Beginn einerseriellen Datenübertragung zur Bildung der Telegramme eine Blocklänge BL auswählen, die möglichst in der Mitte des insgesamt zur Verfügung stehenden Wertebereiches liegt. In der obigen Tabelle eignet sich somit als Startwert für die Blocklänge BL besonders der diskrete Blocklängenwert BL(d4) = 32. Falls nach Übertragung mindestens eines Telegramms ein erster Meßwert für die normierte Blockfehler-Häufigkeit BFn zur Verfügung steht, kann bereits bei der Bildung des folgenden Telegrammes die Blocklänge durch Einsatz eines größeren oder kleineren diskreten Blocklängenwertes optimiert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den besonderen Vorteil, daß praktisch die Länge eines jeden der in der seriellen Datenübertragung aufeinanderfolgenden Telegramme durch geeignete Auswahl des entsprechenden diskreten Blocklängenwertes unter Zuhilfenahme des Meßwertes der normierten Blockfehler-Häufigkeit optimal angepaßt werden kann.In practice, a block length BL will be selected at the beginning of a serial data transmission to form the telegrams, which is as far as possible in the middle of the total available value range. In the table above, the discrete block length value BL (d4) = 32 is particularly suitable as the starting value for the block length BL. If, after transmission of at least one telegram, a first measured value for the standardized block error frequency BFn is available, the following telegram the block length can be optimized by using a larger or smaller discrete block length value. The method according to the invention has the particular advantage that practically the length of each of the telegrams which follow one another in serial data transmission can be optimally adapted to the normalized block error frequency by suitable selection of the corresponding discrete block length value with the aid of the measured value.

Die Erfindung betrifft desweiteren ein besonders angepaßtes Verfahren zur Messung des aktuellen Wertes der normierten Blockfehler-Häufigkeit BFn, welche ein Maß für die jeweilige Güte der Datenübertragungs- verbindung darstellt. Hierzu werden zwei Zähler verwendet, deren Inhalte nach der Übertragung eine jeden Telegrammes aktualisiert werden. Dies ist zum einen ein sogenannter "Blockfehler-Zähler", dessen Inhalt FZ(n) gebildet wird mit Hilfe der Beziehung:

Figure imgb0028
The invention further relates to a particularly adapted method for measuring the current value of the standardized block error frequency BFn, which represents a measure of the respective quality of the data transmission connection. Two counters are used for this purpose, the contents of which are updated after the transmission of each telegram. This is, on the one hand, a so-called "block error counter", the content of which is formed using the relationship:
Figure imgb0028

Dabei bedeutet FZ(n-1) der Zählerstand nach der vorangegangenen Übertragung, und FZ(n) der nach Abschluß der aktuellen Übertragung korrigierte neue Zählerstand. Ein Blockfehler-Erkennungssignal ΔBF nimmt die binären Werte O bzw. I abhängig davon an, ob am Ende der aktuellen Übertragung ein Blockfehler aufgetreten ist oder nicht. Bei Detektion eines Blockfehlers wird der Inhalt FZ(n) zunächst um die Größe des Amplitudenfaktors A1 erhöht, während bei fehlerfreier Übertragung der Amplitudenfaktor mit O bewertet und somit nichts zum Inhalt des Fehlerzählers hinzugezählt wird. In diesem Fall entspricht der Fehlerzählerstand FZ(n) dem mit einem zwischen O und I liegenden Dämpfungsfaktor B1 bewerteten Zählerstand FZ(n-I) der vorangegangenen Übertragung. Der Inhalt FZ(n) des Fehlerzählers wird somit gemäß GI.18 pro fehlerhafter Übertragung um den Amplitudenfaktor A1 erhöht. Gleichzeitig wird pro Übertragung die sogenannte "Vorgeschichte" FZ(n-I) mit dem Dämpfungsfaktor B1 bewertet berücksichtigt. Man erkennt, daß bei ungestörter Übertragung, wobei das Blockfehler-Erkennungssignal ΔBF ständig gleich O ist, der Inhalt FZ(n) des Fehlerzählers gegen O konvergiert. Im Vergleich dazu wird dieser bei vollkommen gestörter Übertragung, wobei das Blockfehler-Erkennungssignal ΔBF ständig den Wert I hat, auf einen vom AmplitudenfaktorA1 und dem Dämpfungsfaktor B1 abhängigen stationären Wert konvergieren.FZ (n-1) means the counter reading after the previous transmission, and FZ (n) the new counter reading corrected after completion of the current transmission. A block error detection signal ΔBF assumes the binary values O and I depending on whether a block error has occurred or not at the end of the current transmission. When a block error is detected, the content FZ (n) is initially increased by the size of the amplitude factor A1, while if the error-free transmission is carried out, the amplitude factor is rated with O and thus nothing is added to the content of the error counter. In this case, the error counter reading FZ (n) corresponds to the counter reading FZ (n-I) of the previous transmission with a damping factor B1 lying between O and I. The content FZ (n) of the error counter is thus increased by the amplitude factor A1 per faulty transmission in accordance with GI.18. At the same time, the so-called "history" FZ (n-I) with the attenuation factor B1 is taken into account for each transmission. It can be seen that with undisturbed transmission, with the block error detection signal ΔBF being constantly equal to O, the content FZ (n) of the error counter converges to O. In comparison to this, if the transmission is completely disturbed, with the block error detection signal ΔBF constantly having the value I, it will converge to a stationary value which is dependent on the amplitude factor A1 and the damping factor B1.

Zur Bildung des Meßwertes der normierten Blockfehler-Häufigkeit wird erfindungsgemäß desweiteren ein sogenannter "Telegrammlängen-Zähler" verwendet. Dessen Inhalt BZ(n) wird nach folgender Beziehung gebildet

Figure imgb0029
According to the invention, a so-called "telegram length counter" is also used to form the measured value of the standardized block error frequency. Its content BZ (n) is formed according to the following relationship
Figure imgb0029

Pro Ubertragung wird der Zählerstand um die mit einem Amplitudenfaktor A2 bewertete aktuelle Telegrammlänge (einschließlich Quittung) T(n) erhöht. Gleichzeitig wird die "Vorgeschichte", d.h. der Zählerstand BZ(n-I) der vorangegangenen Übertragung mit einem Dämpfungsfaktor B2 mit einer Größe zwischen O und I bewertet berücksichtigt.For each transmission, the counter reading is increased by the current telegram length (including acknowledgment) T (n) evaluated with an amplitude factor A2. At the same time, the "prehistory", i.e. the counter reading BZ (n-I) of the previous transmission with a damping factor B2 with a size between O and I is taken into account.

Der gesuchte Meßwert der normierten Blockfehler-Häufigkeit BFn(n) für jede Übertragung I ... n ergibt sich schließlich durch Quotientenbilduna der beiden Zählerstände. d.h.

Figure imgb0030
The measured value of the standardized block error frequency BFn (n) for each transmission I ... n is finally obtained by quotient formation of the two counter readings. ie
Figure imgb0030

Dabei ist K ein Normierungsfaktor, der bevorzugt so gewählt wird, daß der sich für die normierte Blockfehler-Häufigkeit BFn ergebende Wertebereich mit Hilfe der zur Verfügung stehenden Verarbeitungsbreite eines programmgesteuerten Rechners zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verarbeitet werden kann.K is a normalization factor, which is preferably selected such that the range of values resulting for the normalized block error frequency BFn can be processed with the aid of the available processing range of a program-controlled computer for executing the method according to the invention.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Größen der zur Bildung des Inhaltes des Blockfehler-Zählers und des Telegrammlängen-Zählers benötigten Dämpfungsfaktoren B1 und B2 gleich groß gewählt.In a further embodiment of the invention, the sizes for forming the content of the Block error counter and the telegram length counter required damping factors B1 and B2 selected the same size.

Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung werden die Faktoren A1, B1, A2, B2 und K in den Gleichungen 18, 19 und 20 im Hinblick auf den stationär eingeschwungenen Zustand der Übertragung besonders ausgewählt. Dieser läßt sich unter der idealisierten Annahme, daß das Blockfehler-Erkennungssignal ΔBF jeden Wert zwischen O und I annehmen kann, mit Hilfe der nachfolgenden Beziehungen beschreiben:

  • FZ(n) = FZ(n - I) mit O ≦ ΔBF ≦ I GI.21 BZ(n) = BZ(n - I) Gl.22
According to a further embodiment of the invention, the factors A1, B1, A2, B2 and K in equations 18, 19 and 20 are particularly selected with regard to the steady state of the transmission. This can be described on the basis of the idealized assumption that the block error detection signal ΔBF can assume any value between O and I using the following relationships:
  • FZ (n) = FZ (n - I) with O ≦ ΔBF ≦ I GI.21 BZ (n) = BZ (n - I) Eq. 22

Wird die Gl.21 in der GI.18 berücksichtigt, so ergibt sich der Quotient aus dem Amplitudenfaktor A1 und I - B1 als eine Art Verstärkungsfaktor zwischen dem stationären Inhalt FZ des Blockfehler-Zählers und dem Blockfehler-Erkennungssignal ΔBF, d.h.

Figure imgb0031
If Eq. 21 is taken into account in GI.18, the quotient of the amplitude factor A1 and I - B1 results as a kind of amplification factor between the stationary content FZ of the block error counter and the block error detection signal ΔBF, ie
Figure imgb0031

Entsprechend ergibt sich aus Gl.22 und 19 für den stationären Inhalt des Telegrammlängenzählers

Figure imgb0032
Der Normierungsfaktor in Gl.20 ist nun bestimmt durch
Figure imgb0033
so daß sich ergibt
Figure imgb0034
 Correspondingly, Eq. 22 and 19 result for the stationary content of the telegram length counter
Figure imgb0032
 The normalization factor in Eq. 20 is now determined by
Figure imgb0033
 so that it results
Figure imgb0034

Die in dem nachfolgenden Beispiel angegebenen Zahlenwerte für die einzelnen Faktoren sind so gewählt, daß die oben angegebene Gl.26 erfüllt wird.The numerical values for the individual factors given in the following example are chosen in such a way that Eq. 26 given above is fulfilled.

Beispiel:Example:

Figure imgb0035
Figure imgb0035
Figure imgb0036
Figure imgb0036
Figure imgb0037
Figure imgb0037

Das erfindungsgemäße Verfahren zuroptimalen Anpassung der Blocklänge an die aktuelle Güte einer Datenübertragungsstrecke kann besonders vorteilhaft bei einem sogenannten "Telekommunikations-Gerät" oder "Teleservice-Gerät" angewendet werden. Dieses ermöglicht eine Datenübertragungs-Verbindung, insbesondere per Telefon, zwischen unter Umständen weit entfernten, programmgesteuerten Automatisierungsgeräten insbesondere zur Echtzeitführung technischer Prozesse und mindestens einem zentralen Diagnosegerät.The method according to the invention for optimally adapting the block length to the current quality of a data transmission link can be used particularly advantageously in a so-called "telecommunications device" or "teleservice device". This enables a data transmission connection, in particular by telephone, between program-controlled automation devices which may be far away, in particular for real-time management of technical processes, and at least one central diagnostic device.

Besonders bei programmgesteuerten Automatisierungsgeräten zur Echtzeitführung von technischen Prozessen, z.B. Prozeßrechnern oder speicherprogrammierten Steuerungen, ist das Auftreten von Fehlern irgendwelcher Art besonders problematisch, da diese in aller Regel einen Stillstand der jeweiligen Produktionsanlage zur Folge haben. Derartige Anlagen-Stillstände müssen aber zur Minimierung der hierdurch verursachten Produktionsausfall-Verluste möglichst umgehend behoben werden. In aller Regel mußte hierzu ein Service-Techniker in Marsch gesetzt werden. Dabei besteht zum einen das Problem, daß der Service-Techniker unter Umständen einen sehr weiten Weg von seinem Aufenthaltsort bis zum Standort des mit dem programmgesteuerten Automatisierungsgerät ausgerüsteten, gestörten technischen Prozesses zurücklegen muß. Zudem besteht für ihn erst nach Ankunft auf der Anlage die Möglichkeit, die Fehlerursache zu analysieren und geeignete Maßnahmen zu ihrer Behebung zu ergreifen. Falls hierzu spezielle Ersatzteile benötigt werden, so entsteht durch deren Anforderung durch den vor Ort befindlichen Service-Techniker ein weiterer, unter Umständen erheblicher Zeitverlust.Particularly in the case of program-controlled automation devices for real-time management of technical processes, e.g. Process computers or programmable logic controllers, the occurrence of errors of any kind is particularly problematic, since these generally result in the respective production system coming to a standstill. Such plant downtimes must be remedied as soon as possible to minimize the loss of production caused thereby. As a rule, a service technician had to be put on the march. On the one hand, there is the problem that the service technician may have to travel a very long way from where he is to the location of the faulty technical process equipped with the program-controlled automation device. In addition, he only has the opportunity to analyze the cause of the error and take suitable measures to remedy it after he has arrived at the facility. If special spare parts are required for this, their request by the on-site service technician results in a further, possibly considerable loss of time.

Mit Hilfe eines Teleservice-Gerätes kann dagegen eine Datenfernübertragungs-Verbindung zwischen dem programmgesteuerten Automatisierungsgerät auf der Anlage und mindestens einem, z.B. beim Hersteller des Automatisierungsgerätes zentral befindlichen Diagnosegerätes aufgebaut werden. Hierdurch ist es nahezu unmittelbar nach Ausfall des Automatisierungsgerätes möglich, über die Datenübertragungs-Verbindung eine Fehlersuche mit Hilfe des zentralen Diagnosegerätes durchzuführen. Hierbei kann es sich zum einen um Störungen der Hardware des Automatisierungsgerätes, den Betriebsmitteln des technischen Prozesses bzw. den zwischen Automatisierungsgerät und Prozeß liegenden Prozeßschnittstellen-Steuermitteln handeln. In einem einfachen Fall befindet sich eines dieser Geräte lediglich in einem falschen Betriebszustand und kann gegebenenfalls durch Fernumschaltung mit Hilfe des zentralen Diagnosegerätes in einen aktiven Betriebszustand zurückgeschaltet werden. Zumindest können defekte Betriebsmittel sowohl auf der Seite des technischen Prozesses als auch auf der Seite des Automatisierungsgerätes mit dem Diagnosegerät erkannt werden.With the help of a Teleservice device, on the other hand, a remote data transmission connection can be established between the program-controlled automation device on the system and at least one diagnostic device, for example located centrally at the manufacturer of the automation device. As a result, it is possible almost immediately after the automation device fails, via the data transmission connection carry out troubleshooting with the help of the central diagnostic device. On the one hand, this can be malfunctions of the hardware of the automation device, the resources of the technical process or the process interface control means located between the automation device and the process. In a simple case, one of these devices is only in the wrong operating state and can optionally be switched back to an active operating state by remote switching using the central diagnostic device. At least defective equipment can be detected on the technical process side as well as on the automation device side with the diagnostic device.

Desweiteren können die im Automatisierungsgerät geladenen Anwenderprogramme, Betriebssysteme und Datensätze fehlerhaft bzw. gestört sein. Mit Hilfe des zentralen Diagnosegerätes besteht hierbei die Möglichkeit, fehlerhafte Programmteile direkt zu korrigieren, oder im Extremfall komplett neue Programme zu laden.Furthermore, the user programs, operating systems and data records loaded in the automation device can be faulty or faulty. With the help of the central diagnostic device, it is possible to correct faulty program parts directly or, in extreme cases, to load completely new programs.

Falls die Störung des Automatisierungsgerätes und/oder des davon geführten technischen Prozesses mit Hilfe des Diagnosegerätes über die Datenübertragungsverbindung behoben werden kann, so besteht desweiteren die Möglichkeit, den Prozeß on-line für eine gewisse Zeit zu beobachten, um die Wirkung der getroffenen Maßnahmen zur Fehlerbehebung und somit die dauerhafte Betriebsfähigkeit des technischen Prozesses zu gewährleisten.If the malfunction of the automation device and / or the technical process performed by it can be remedied with the aid of the diagnostic device via the data transmission connection, there is also the possibility of observing the process online for a certain time in order to determine the effect of the measures taken to rectify the fault and thus to ensure the long-term operability of the technical process.

In den beschriebenen Fällen müssen in aller Regel eine Vielzahl von Daten zwischen dem programmgesteuerten Automatisierungsgerät und dem zentralen Diagnosegerät über die serielle Datenübertragungs- Verbindung ausgetauscht werden. Bei großen Entfernungen kann es sich um eine Satelliten-Funkverbindung zwischen dem programmgesteuerten Automatisierungsgerät und dem zentralen Diagnosegerät als Datenübertragungsstrecke handeln. Die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Teleservice-Geräten, von denen jeweils ein Exemplar an das Automatisierungsgerät und eines an das zentrale Diagnosegerät angekoppelt ist, hat somit den besonderen Vorteil, daß unabhängig von der aktuellen Güte der Datenübertragungsstrecke eine optimale Kommunikation zwischen Automatisierungsgerät und Diagnosegerät im Hinblick auf eine schnellstmögliche Fehlererkennung und gegebenenfalls Beseitigung ermöglicht wird.In the cases described, as a rule, a large amount of data must be exchanged between the program-controlled automation device and the central diagnostic device via the serial data transmission connection. For large distances, it can be a satellite radio link between the program-controlled automation device and the central diagnostic device as a data transmission link. The use of the method according to the invention in teleservice devices, one of which is coupled to the automation device and one to the central diagnostic device, has the particular advantage that, regardless of the current quality of the data transmission path, optimal communication between the automation device and the diagnostic device with regard to for the fastest possible error detection and, if necessary, elimination.

Claims (8)

1. A method of optimally adapting the quantity of user data transmitted in each message during serial data transmission ("block length BL") to the current quality of a transmission link, characterised in that in order to determine the optimal block length (BLo) the measured value of the scaled block error frequency (BFn), relative to the respective message length (BL + H), serves as a gauge of the current quality of the transmission link.
2. A method as claimed in Claim 1, characterised in that the optimal block length (BLo) is determined in accordance with the relation
Figure imgb0047
H: number of items of control information
BFn: scaled block error frequency.
3. A method as claimed in Claim 1, characterised in that the optimal block length (BLo) is determined in accordance with the relation
Figure imgb0048
with
Figure imgb0049
H: number of items of control information
BFn: scaled block error frequency.
A method as claimed in one of Claims 1 to 3, characterised in that
a) the value range of the block length (BL) is divided into block length intervals (BL(11),BL(12),...) and a discrete block length value (BL(d1),BL(d2),...) is assigned to each interval, and
b) with the aid of the relation (Equation 11, 17) between the scaled block error frequency (BFn) and the optimal block length (BLo) in respect of each block length interval an associated interval (BFn(11),BFn(12),...) is formed for the value of the scaled block error frequency (BFn), and
c) the respective discrete block length value (BL(d1),..), in whose block error frequency interval (BFn(I1),..) the current value of the scaled block errorfrequency (BFn) occurs, is used as optimal block length (BLo) for the formation of the messages.
Amethod of measuring the transmission quality on a transmission linkwith serial data transmission, characterised in that the value of the scaled block error frequency (BFn), relative to the current message length (BL + H), serves as a gauge of the current quality of the transmission link, and in respect of each transmission (n)
a) the content (FZ(n)) of a block error counter is updated, where
Figure imgb0050
Figure imgb0051
Figure imgb0052
Figure imgb0053
c) the measured value of the scaled block error frequency BFn(n) in respect of each transmission (n) is
Figure imgb0054
K: scaling factor.
6. A method as claimed in Claim 5, characterised in that the damping factors (B1, B2) for the block error-and message length counter are selected as identical (B1 = B2).
7. A method as claimed in Claim 5 or 6, characterised in that the amplitude- and damping factors (A1, A2, B1, B2) for the block error- and message length counter, and the scaling factor (K) are selected such that in the stationary, steady-state condition of the transmission the relation
Figure imgb0055
is fulfilled.
8. The application of the method claimed in one of the preceding Claims 1 to 4 in a teleservice device which faci litates a serial data transmission connection, in particular by telephone, between at least one, possibly far away, programme-controlled automation device, in particular for the real time control of technical processes, and at least one central diagnostic device.
EP90103357A 1990-02-21 1990-02-21 Method for adapting block-length when transmitting serial datas, with transmission quality measuring method and preferred use of the method Expired - Lifetime EP0443061B1 (en)

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